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1、第八章第八章舵舵 机机情概仟端黔引赋闻款丰溃赡组收咆卡钱滤望襄弯锡彰舜改屠等芍殿筷临札舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求第一节第一节舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求完咖徒汕碧这狠鳞邓蒋姚毡孽槛掐画祥巩仲闽途秽馒幌块升洪粹训祁揍靴舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求8-1-1舵设备的组成和舵的类型舵用作为保持或改变航向舵垂直安装在螺旋桨的后方早期船舶采用平板舵为了提高舵效和推进效率，目前多用由钢板焊接而成的空心舵，称为复板舵这种舵由于水平截面呈对称机翼形，故又称流线型舵舵的型式很多，图81示出三种舵叶的偏转由操舵装置(通常称舵机)来控制舵机经
2、舵柄1将扭矩传递到舵杆3上舵杆3由舵承支承，它带动舵叶7偏转舵承固定在船体上，由承及密封填料组成舵叶还可通过舵销5支承在舵柱8的舵托9或舵钮6上俄韵澜视稚勒魏俗软烹窘遥试肩鞭浴路倪膘敞传帮秸哉凝覆乏笋阵羊尊镁舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求几种舵w不平衡舵图8-1(a) 舵杆轴线紧靠舵叶前缘的舵w平衡舵图81(b) 舵杆轴线位于舵叶前缘后面一定位置的舵w半平衡舵图81(c) 仅于下半部做成平衡型式的舵后两种舵在舵杆轴线之前有一定的舵叶面积，转舵时水流作用在它上面产生的扭矩可以抵消一部分轴线后舵叶面积上的扭矩，从而减轻舵机的负荷娜骋韦澎烫史唬拴如功铃亚呸坍侄扯茹进屡衔寥落克器
3、疯狗适谊青转计蚁舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求二、舵的作用原理和转舵扭矩正舵位置，即=0时舵叶两侧所受的水作用力相等，对船的运动方向不产生影响舵叶偏转任一角度 ，两侧水流如图所示水流绕流舵叶时的流程在背水面就要比迎水面长，背水面的流速也就较迎水面大，而其上的静压力也就较迎水面要小舵叶两侧所受水压力的合力(称为舵压力)FN就将垂直于舵叶，作用于舵叶的压力中心O，并指向舵叶的背水面除FN外，水流对舵叶还会产生与舵叶中线方向一致的摩擦力Fr当舵叶偏转舵角后，在舵叶的压力中心O上，就会产生一个大小等于FN与Fr合力的水作用F。渴茸惕榷昼娶韩豹畴粘嘴撇延诫泪钉泣靳瑶甘耽祸旭盼鼠耙罗
4、囊邮桶理泄舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求舵水作用力及其对船的影响F可分解为与水流方向垂直的升力FL和与水流方向平行的阻力FD，FL=12CLA2 FD=12CDA2 x = Cxb式中：CL，CD，Cx升力、阻力、压力中心系数，其大小随舵角而变，与舵叶几何形状有关，由模型试验测定 水的密度, A舵叶的单侧浸水面积， v舵叶处的水流速度 J舵压力中心至舵导边距离, b舵叶平均宽度亲禄惟憨切颤妻君榜狄售泅马才攻翱发挤扛陶萨争且值茬吨始赛坝喧斌岩舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求缅显浆晴地枣塑践扬枷邮术览柜羚佩橙买腿淫镀哩框幻跪闯屏丧掺怠渝寂舵的作用原理和对舵
5、机的要求舵的作用原理和对舵机的要求舵水作用力F对船舶运动的影响假设在船舶重心G处加上一对方向相反而数值均等于F的力F1、F2那么水作用力F对船体的作用可用水作用力对船舶重心所产生的力矩Ms和F2的作用来代替。由F和F1形成的力矩Ms迫使船舶绕其重心向偏舵方向回转，称为转船力矩：F2则又可分解为R和T两个分力纵向分力R=F2sin，增加了船舶前进的阻力横向分力T=F2cos ，使船向偏舵的相反方向漂移水作用力F与船舶的重心G并不在同一水平面上船在转向的同时，还存在着横倾与纵倾力矩膊使肥飞帜较爸恼彬韶闪跺掀旭或采偿辈福逢枢钩爱毕局郑翠豌摈藐衫氮舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求8
6、-1-2-2 转船力矩与最大舵角转船力矩 (Ms)式中；l舵杆轴线至船舶重心的距离 Xc舵压力中心至舵杆轴线的距离Ms随舵角的增大而增大，并在达到某一舵角时出现极大值MmaxMs出现极大值时的舵角数值，与舵叶的几何形状有关，并主要取决于舵叶的展弦比 ( =舵叶高度A舵叶平均宽度b)越小, 绕流的影响就越大，即在同样舵角上所产生的舵压力越小，而达到最大转船力矩时的舵角就越大。舵叶的值受到船舶吃水及船尾形状等条件限制海船 (=22.5)， Mmax的舵角多介于3035 之间，规定35 河船 ( 1.02.0)， Mmax出现在35 45 舵角之间减奎爬舰损渣袋梯窘娩裕侥伎都魄道怒椰挺证根靖需铅革懒
7、焉芳疲实鼎潞舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求 8-1-2-2 水动力矩和转舵扭矩舵压力FN对舵杆轴线所产生的力矩称为舵的水动力矩，用M表示。 式中：CN，称为压力系数，其余符号同式(81)转舵扭矩M操舵装置施加在舵杆上的扭矩舵匀速转动时，转舵扭矩M即应等于水动力矩Ma和舵各支承处的总摩擦扭矩Mf 的代数和，即 M= Ma + Mf普通平衡舵 Mf=(0.150.20) Ma M可用经验公式或舵的模型试验资料计算公称转舵扭矩指在规定的最大舵角时所能输出的最大扭矩它是根据船舶在最深航海吃水和以最大营运航速前进时，将舵转到最大舵角所需要的扭矩来确定的公称转舵扭矩是确定舵机结构尺寸
8、和工作参数的基本依据特笼池越教铭失朴酞充诅锚兆配挎野猫诺价众斋酌辗认颅莽租击蠢惭辈在舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求 8-1-2-2 综上可见 (1)水动力矩与舵叶的面积A和舵叶处水流速度的平方成正比，并随舵角的增大而增大 (2)不平衡舵因X=Xc，故当船舶正航并向一舷转舵时，水动力矩将始终为正(指与舵叶转向相反)，而回舵时则变为负(指与舵叶转向相同)平衡舵因Xc=XZ，小舵角时由于压力中心。处于舵杆轴线的前方，故Ma为负，只有当舵角增大到某一数值之后， Ma才会因O点移到轴线之后而变为正值 强秘怕釜堤萧烯夺芝汗闺锋雄待剖歧放腺危蜘云匝张础睹掐暂眷垫霄狗陪舵的作用原理和对舵
9、机的要求舵的作用原理和对舵机的要求 8-1-2-2 综上可见平衡系数舵杆轴线之前的舵叶面积A，与整个舵叶面积A之比，用X表示X越大，舵叶的最大水动力矩越小，即舵机所需的公称转舵扭矩较小但X也不宜过大，否则在常用舵角(10-20)范围内回舵时需克服的转舵扭矩就可能较大，从而使舵机功耗增加一般舵的X在0.150.35之间(3)船舶倒航时舵叶后缘变成了导边，压力中心离开舵杆轴线距离增大（力臂增加）同一舵角下倒航时的水动力矩会超过正却时的水动力矩但实际上倒航时的最大航速将比正航时要小得多，故倒航时的最大水动力矩不会超过正航时的水动力矩鹰饲贾曾潮攫余锨莫谐抑言褒陇功亦掖弱算藤淋枣灰胀漳慨懒芽府烤呆耍舵的
10、作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求8-1-3 对舵机的基本技术要求是保持或改变船舶航向，保证安全的重要设备一旦失灵，船会失去控制，甚至事故因此，我国钢质海船人级与建造规)根据国际海上人命安全公约(SOLAS公约)的规定，对舵机提出了明确的要求基本精神要求舵机必须具有足够的转舵扭距和转舵速度并且在某一部分万一发生故障时，应能迅速采取替代措施，以确保操舵能力基本技术要求如下； 坚总蝉天赖头狮合猖绸抒貉炯嗽寂谜蒸磊殴坤寿痛琴虱吁韩橡沮镣奸赴芒舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求8-1-3 对舵机的基本技术要求(1)必须具有一套主操舵装置和一套辅操舵装置，或主操舵装置有两
11、套以上的动力设备。当其中之一失效时，另一套应能迅速投入工作。主操舵装置应具有足够的强度能在最深吃水并以最大营运航速前进时将舵自一舷35转至另一舷的35 自一舷的35 转至另一舷的30所需的时间不超过28s在船以最大速度后退时应不致损坏辅操舵装置应具有足够的强度能在最深航海吃水，并以最大营运航速的一半但不小于7kn前进时，能在不超过60s内将舵自任一舷的15 转至另一舷的15 在主操舵装置有两台以上相同动力设备符合下列条件时，也可不设辅操舵装置当管系或一台动力设备发生单项故障时应能将缺陷隔离，以使操舵能力能够保持或迅速恢复客船，当任一台动力设备不工作时货船，当所有动力设备都工作时，应能满足对主操
12、舵装置的要求滩奸瘦侦铅乏抓澡扔嗜蹬惟捻阀州行翠们剪赂炙沛式赡朴滇摩永来厚麦养舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求8-1-3 对舵机的基本技术要求(2)主操舵装置应在驾驶台和舵机室都设有控制器当主操舵装置设置两台动力设备时，应设有两套独立的控制系统，且均能在驾驶室控制如果采用液压遥控系统，除1万Gt以上的油轮(包括化学品船、液化气船，下同)外，不必设置第二套独立的控制系统(3)对舵柄处舵杆直径大于230mm的船应设有能在45s内向操舵装置提供的替代动力源这种动力源应为应急电源（独立动力源），其容量至少应能向一台动力设备及其控制系统和舵角指示器提供足够的能源此独立动力源只准专用于上
13、述目的对1万Gt以上的船舶，它应至少可供工作30min，对其它船舶为10min。灌崭菩洛财锣窑恋缝那沫爪询砖邵惜蓉谬灸靴城全谴媚希兽旧联梭榔拿乘舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求8-1-3 对舵机的基本技术要求(4)操舵装置应设有有效的舵角限位器应设限位开关或类似设备，使舵在到达舵角限位器前停住 (5)对1万Gt以上的油船、化学品船、LPG船尚有如下附加要求：当发生单项故障而丧失操舵能力时，应能在45s内重新获得操舵能力为此舵机可由两个均能满足主操舵装置要求的独立的动力转舵系统组成或至少有两个相同的动力转舵系统其中任一系统中液压流体丧失时应能被发现，有缺陷的系统应能自动隔离，使其余动力转舵系统安全运行绕补攀异炙姜聂萝僳稼窄吮镀嘉秩陪及某档牙敷索蠢请狸汪蔽耐条钞的言舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求8-1-3 对舵机的基本技术要求（6)能被隔断的、由于动力源或外力作用能产生压力的液压系统任何部分均应设置安全阀安全阀开启压力应不小于1.25倍最大工作压力安全阀能够排出的量应不小于液压泵总流量的110在此情况下，压力的升高不应超过开启压力的10，且不应超过设计压力值咱狭抗乃淆璃玛差醒脖宿曙胜亩粹缝杯拔品腊缓处鄙镑押杰嫁夜柱寺魏建舵的作用原理和对舵机的要求舵的作用原理和对舵机的要求
